发明名称 用以于工作件之预定部分控制沉积的镀覆方法与装置
摘要 本发明系有关一种以高度合乎期望之方式于工作件上镀覆导电材料之方法及装置。使用工作件表面影响装置例如光罩或扫除器,该装置偏好接触工作件顶面,建立工作件与工作件表面影响装置间之相对移动,因此位于工作件上且被吸附于工作件顶面之电解液之添加剂被去除,或以其它方式让添加剂数量或浓度相对于工作件凹穴表面之添加剂数量或浓度改变。导电材料之镀覆可于使用工作件表面影响装置之前、之中以及之后进行,特别系于工作件表面影响装置不再接触工作件顶面任何部分后进行,俾获得所需半导体结构。
申请公布号 TWI241639 申请公布日期 2005.10.11
申请号 TW091121464 申请日期 2002.09.19
申请人 努突尔股份有限公司 发明人 布兰特M. 巴索尔
分类号 H01L21/203 主分类号 H01L21/203
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种镀覆一工作件之导电顶面之方法,该工作件之导电顶面包括一顶部及一凹穴部,该方法包含:于工作件之导电顶面上,施用带有至少一种添加剂于其中之一种电解液,该添加剂之第一部分吸附于顶部上,以及该添加剂之第二部分吸附于凹穴部上;使用工作件表面影响装置而与该顶部做实体接触,建立该装置与工作件间之相对移动,俾于吸附于顶部之第一部分添加剂与吸附于凹穴部之第二部分添加剂间建立差异;工作件表面影响装置由该工作件导电顶面移开,因此不再发生工作件表面影响装置与顶部间之实体接触;以及当维持至少若干添加剂差异且当工作件表面影响装置移离工作件顶面时,使用得自电解液之导体镀覆工作件之导电顶面至少经历一段时间,因而造成凹穴部相对于顶部之较大镀覆。2.如申请专利范围第1项之方法,其进一步包括于使用步骤及移动步骤之前及之中,额外镀覆工作件导电顶面至少经历部分时间。3.如申请专利范围第2项之方法,其中该使用工作件表面影响装置之步骤使用之光罩,包括至少一个开口贯穿于其中,该开口可建立电解液流动于导电顶面上。4.如申请专利范围第1项之方法,其中该至少一种添加剂包括多种添加剂,该等添加剂包含遏止剂、加速剂、遏止剂及加速剂、遏止剂及氯阴离子(C1-)、加速剂及氯阴离子(C1-)以及遏止剂及加速剂及氯阴离子(C1-)中之至少一者。5.如申请专利范围第4项之方法,其中于镀覆步骤期间,凹穴部之加速剂比顶部之加速剂更有效,因而造成比顶部,每单位面积有较多材料沉积于凹穴部。6.如申请专利范围第1项之方法,其中该至少一种添加剂包括多种添加剂,该等添加剂包含遏止剂、加速剂、遏止剂及加速剂、遏止剂及氯阴离子(C1-)、加速剂及氯阴离子(C1-)以及遏止剂及加速剂及氯阴离子(C1-)中之至少一者。7.如申请专利范围第6项之方法,其中于镀覆步骤期间,凹穴部之加速剂比顶部之加速剂更有效,因而造成比顶部,每单位面积有较多材料沉积于凹穴部。8.如申请专利范围第5项之方法,其中该使用工作件表面影响装置之步骤系经由去除加速剂物种、活化遏止剂物种、以及提高遏止剂物种对顶部之效果中之至少一者而建立差异。9.如申请专利范围第8项之方法,其中重复使用工作件表面影响装置、移开工作件表面影响装置、以及镀覆等各个步骤。10.如申请专利范围第2项之方法,其中重复使用工作件表面影响装置、移开工作件表面影响装置、以及镀覆等各个步骤。11.如申请专利范围第2项之方法,其中连续进行镀覆步骤,而该工作件表面影响装置与该工作件表面间未建立进一步接触,结果导致相对于工作件表面顶部,导体被镀覆于凹穴部分形成过度填补。12.如申请专利范围第2项之方法,其中该导电顶面包括复数个凹穴部,以及该镀覆步骤镀覆导体层于导电顶面上,因此导电层系形成于复数个凹穴之各个凹穴内部,形成于导电顶面之平坦顶面部上方且有实质平坦厚度,以及形成于复数个凹穴部中之至少一个凹穴部上方,其厚度系大于该实质平坦厚度因而于该处形成过度填补。13.如申请专利范围第2项之方法,于镀覆步骤后,进一步包括下列步骤:再度使用工作件表面影响装置来与顶部做实体接触,以及与工作件建立相对移动,俾介于该吸附于顶部之添加剂之至少第一部分与吸附于凹穴部之添加剂之第二部分间再度建立另一差异;再度将工作件表面影响装置移离工作件表面,让工作件表面影响装置与工作件表面不再发生实体接触;以及当至少建立若干另一差异时,于另一段时间,再度使用得自电解液之导体镀覆工作件之导电顶面。14.如申请专利范围第1项之方法,其中该镀覆步骤包括于镀覆期间施加恒定电力及可变电力中之至少一者之步骤。15.如申请专利范围第14项之方法,其中该恒定电力及可变电力中之至少一者系以电压控制模式以及电流控制模式中之至少一者施用。16.如申请专利范围第15项之方法,其中于镀覆期间施加恒定电力与可变电力中之至少一者之步骤,结果导致于凹穴部及顶部之沉积电流,其中于凹穴部之沉积电流密度系高于顶部之沉积电流密度。17.如申请专利范围第1项之方法,其中该镀覆步骤系镀覆铜与铜合金之一。18.如申请专利范围第1项之方法,其中该用于镀覆之电力位于使用步骤以及移动步骤期间使用。19.如申请专利范围第1项之方法,其中该使用工作件表面影响装置之步骤造成顶部与凹穴部间之表面电阻差异。20.如申请专利范围第1项之方法,其进一步包括添加另一种添加剂至电解液之步骤,该另一种添加剂有助于松脱添加剂与工作件表面间之连结,如此有助于建立差异。21.如申请专利范围第1项之方法,其中该使用工作件表面影响装置之步骤使用扫除器,该扫除器有一扫除部,其实体接触工作件之表面积实质上系小于该工作件表面之表面积。22.如申请专利范围第21项之方法,其中该至少一种添加剂包括多种添加剂,该等添加剂包含遏止剂、加速剂、遏止剂及加速剂、遏止剂及氯阴离子(C1-)、加速剂及氯阴离子(C1-)以及遏止剂及加速剂及氯阴离子(C1-)中之至少一者。23.如申请专利范围第22项之方法,其中于镀覆步骤期间,凹穴部之加速剂比顶部之加速剂更有效,因而造成比顶部,每单位面积有较多材料沉积于凹穴部。24.如申请专利范围第23项之方法,其中该使用工作件表面影响装置之步骤系经由去除加速剂物种以及活化顶部之遏止剂物种之一而形成差异。25.如申请专利范围第21项之方法,其中该使用工作件表面影响装置之步骤可确保相对移动造成工作件欲镀覆之全体表面积之差异。26.如申请专利范围第1项之方法,其中该至少一种添加剂包括多种添加剂,该等添加剂包含遏止剂、加速剂、遏止剂及加速剂、遏止剂及氯阴离子(C1-)、加速剂及氯阴离子(C1-)以及遏止剂及加速剂及氯阴离子(C1-)中之至少一者。27.如申请专利范围第26项之方法,其中于镀覆步骤期间,凹穴部之加速剂比顶部之加速剂更有效,因而造成比顶部,每单位面积有较多材料沉积于凹穴部。28.一种使用电解液镀覆一工作件之导电顶面之装置,该工作件之导电顶面包括一顶部以及一凹穴部,且至少有一种添加剂吸附于其上,该装置包含:一阳极,可对阳极施加电力,因而介于阳极与工作件顶面间形成电场,且允许进行顶面之镀覆;以及一工作件表面影响装置,其系适合实体接触工作件表面顶部,以及允许工作件表面影响装置与工作件间发生相对移动,而介于吸附于顶部之添加剂第一部分与吸附于凹穴部之添加剂第二部分间建立差异,该工作件表面影响装置进一步适合由与顶部之实体接触移开,当维持至少部分差异时镀覆进行一段时间,因而让镀覆于工作件顶部之导体量系小于镀覆于工作件凹穴部之导体量。29.如申请专利范围第28项之装置,其中该工作件表面影响装置为一种扫除器,该扫除器有一扫除部,其接触工作件且具有表面积实质系小于工作件表面之表面积。30.如申请专利范围第29项之装置,其中该扫除部之表面积系小于工作件表面表面积之20%。31.如申请专利范围第29项之装置,其中该扫除部之表面积系小于工作件表面表面积之10%。32.如申请专利范围第29项之装置,其中该扫除器系连结至一可移动扫除器之手柄。33.如申请专利范围第32项之装置,其中该手柄处于可程式规划控制之下将扫除器由与工作件表面接触移开。34.如申请专利范围第32项之装置,其中该手柄可回缩且适合用于由工作件表面移开扫除器。35.如申请专利范围第31项之装置,其中该扫除器适合确保相对移动,减少来自欲镀覆之工作件全体表面积之第一部分添加剂数量。36.如申请专利范围第35项之装置,其中该扫除器适合于工作件旋转之同时移动跨工作件表面。37.如申请专利范围第29项之装置,其中该扫除器为圆形且以中轴为中心旋转。38.如申请专利范围第29项之装置,其中该扫除器具有杆形。39.如申请专利范围第30项之装置,其中该工作件表面影响装置为一光罩,该光罩包括至少一个开口,经由该开口可建立电解液流流动通过其中。40.如申请专利范围第33项之装置,其中该光罩及工作件系个别移动。41.一种镀覆一工作件之导电顶面之方法,该工作件之导电顶面包括一顶部及一凹穴部,该方法包含下列步骤:于工作件之导电顶面上,施用带有至少一种添加剂于其中之一种电解液,该添加剂之第一部分吸附于顶部上,以及该添加剂之第二部分吸附于凹穴部上;使用一工作件表面影响装置,该装置有一扫除面,该扫除面之表面积实质上系小于工作件顶面之表面积,俾于顶部建立实体接触,以及与工作件建立相对移动,俾介于至少吸附于顶部之添加剂第一部分与吸附于凹穴部之添加剂第二部分间建立差异;以及使用得自电解液之导体镀覆工作件之导电顶面至少经历一段时间,该段时间维持若干差异,因而造成相对于顶部,凹穴部获得较大镀覆。42.如申请专利范围第41项之方法,其中该使用工作件表面影响装置之步骤包括以连结其上之手柄移动工作件表面影响装置之步骤。43.如申请专利范围第41项之方法,其中该使用工作件表面影响装置之步骤包括与欲镀覆之工作件全体顶部面积做实体接触,俾于欲镀覆之工作件全体顶部面积形成差异。44.如申请专利范围第41项之方法,其中该施用工作件表面影响装置之步骤包括于工作件旋转时移动工作件表面影响装置跨工作件表面之步骤。45.如申请专利范围第44项之方法,其中于移动步骤期间,工作件表面影响装置之移动速度于工作件表面中心部系高于工作件表面缘部。46.如申请专利范围第41项之方法,其进一步包括将扫除面由工作件顶部移开防止其间有实体接触之步骤。47.如申请专利范围第46项之方法,进一步包括由工作件表面回缩工作件表面影响装置之步骤。图式简单说明:第1图显示需要施用导电材料于其上方之工作件带有结构部分之剖面图。第2a-2c图显示以导体填补第1图结构之习知方法之剖面图。第2d图显示含有导体于结构内部之理想工作件结构之剖面图。第2e图显示含有导体于结构内部之典型工作件结构之剖面图。第3图显示使用电化学机械沉积所得工作件结构之剖面图。第4图显示习知镀覆装置。第5图显示根据本发明之电化学机械沉积装置。第5a-5d图显示可用于本发明之电化学机械沉积装置之多种扫除器。第6a-6e、6dd及6ee图显示获得本发明所需半导体结构之方法之剖面图。第7图为根据本发明之第二较佳具体实施例之装置之略图。
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